雷达成像近似二维模型及其超分辨算法
从式(12)可以看出:是Zk归一化的二维离散傅里叶变换在{ωk,
k}处的值,所以只要得到估计值{
k,
k,
k,
k},即可通过2D-FFT获得
k.
将估计值k代入式(11)后,估计值{
k,
k,
k,
k}可由下式寻优得到:
(13)
由上式可见,对于固定的{μk,vk}取值,估计值{k,
k}为归一化的周期图|aHM(ωk)Zkb*N(
k)|2/(MN)主峰处的二维频率值.这样,式(13)的优化问题归结为:在(μk,vk)平面上可能的取值范围内寻找一点{
k,
k},在该点处周期图|aHM(ωk)Zkb*N(
k)|2/(MN)的主峰值比其余各点处的主峰值都大.所以,我们通过上述二维寻优获得{μk,vk}的估计值{
k,
k},再由式(13)得到{ωk,
k}的估计值{
k,
k}.
实际中,为了加快运算速度,二维(μk,vk)平面的寻优可以用Matlab中的函数Fmin()实现.
在做了以上的准备工作以后,基于推广的RELAX算法的参量估计步骤如下:
第一步:假设信号数K=1,分别利用式(13)和式(12)计算1.
第二步(2):假设信号数K=2,首先将第一步计算所得到的1代入式(8)求出Y2,再利用式(13)和式(12)计算
2;将计算的
2代入式(8)求出Y1,然后利用式(13)和式(12)重新计算
1,这个过程反复叠代,直至收敛.
第三步:假设信号数K=3,首先将第二步计算所得到的1和
2代入式(8)求出Y3,再利用式(13)和式(12)计算
3;将计算的
3和
2代入式(8)求出Y1,然后利用式(13)和式(12)重新计算
1;将计算的
1和
3代入式(8)求出Y2,然后利用式(13)和式(12)重新计算
2,这个过程反复叠代,直至收敛.
剩余步骤:令K=K+1,上述步骤持续进行,直到K等于待估计信号数.
上述过程中的收敛判据与RELAX算法的收敛判据相同,即比较代价函数C1在两次叠代过程中的变化值,如果这个变换值小于某个值,如ε=10-3,则认为过程收敛.
四、数值模拟
1.算法参数估计性能模拟
模拟数据由式(5)产生,M=10,N=10,信号数K=2.信号参数和实验条件如表1所示,为复高斯白噪声.注意两信号的频率差小于FFT的分辨率Δf=Δω/(2π)=0.1.表1给出了信号参数估计均方根误差的统计结果及相应情形时的C-R界,可见,估计均方根误差与CR界十分接近.另外表中还给出了估计均值,与真实值也非常接近.
表1 二维信号的参数估计、CRB及与均方根差的比较
评论